Question

17．二价铬不稳定，极易被氧气氧化．醋酸亚铬水合物{[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O，相对分子质量为376}是一种深红色晶体，不溶于冷水和醚，易溶于盐酸，是常用的氧气吸收剂．实验室中以锌粒、CrCl₃溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如图所示：
制备过程中发生的反应如下：
Zn（s）+2HCl（aq）═ZnCl₂（aq）+H₂（g）；
2CrCl₃（aq）+Zn（s）═2CrCl₂（aq）+ZnCl₂（aq）
2Cr²⁺（aq）+4CH₃COO^-（aq）+2H₂O（l）═[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O （s）
请回答下列问题：
（1）仪器1的名称是分液漏斗，所盛装的试剂是盐酸、CrCl₃溶液．
（2）本实验中所用的溶液，配制用的蒸馏水都需事先煮沸，原因是去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化．
（3）装置4的主要作用是防止空气进入装置3．
（4）实验开始生成H₂气后，为使生成的CrCl₂溶液与CH₃COONa溶液顺利混合，应阀门A打开、阀门B关闭 （填“打开”或“关闭”）．
（5）本实验中锌粒须过量，其原因是与CrCl₃充分反应得到CrCl₂，产生足量的H₂，将CrCl₂溶液压入装置3与CH₃COONa溶液反应．
（6）已知其它反应物足量，实验时取用的CrCl₃溶液中含溶质6.34g，实验后得干燥纯净的[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 5.64g，请列式计算该实验所得产品的产率．
（7）若使用该装置制备Fe（OH）₂，且能较长时间看到Fe（OH）₂白色沉淀现象．则在1、2、3中应装入的试剂依次为H₂SO₄；Fe、NaOH．（写化学式）

Answer 1

分析 工作原理是：先在装置中制备出二价的铬离子，在制备过程中，因为二价铬离子容易被空气中的氧气氧化成三价．因此在装置2中，要放入足够多的锌粒，一是还原三价铬，二是用来产生氢气排除装置内的空气．反应开始前，应该先打开A让氢气充满整个装置，然后再关闭A，打开B，利用生成的氢气将装置2中的二价铬离子压入装置3中，跟醋酸钠反应生成醋酸亚铬水合物，装置4的作用是：可以防止空气进入装置3．
（1）依据装置图形状和作用分析，仪器1为分液漏斗，盛装稀盐酸、CrCl₃溶液；
（2）配制用的蒸馏水都需事先煮沸，防止氧气氧化Cr²⁺；
（3）装置4是保持装置压强平衡，同时避免空气进入；
（4）实验开始生成H₂气后，为使生成的CrCl₂溶液与CH₃COONa溶液顺利混合，打开A关闭B，把生成的CrCl₂溶液压入装置3中反应；
（5）锌的作用是和盐酸反应生成氢气，增大仪器中的压强把生成的CrCl₂溶液压入装置3，与CrCl₃充分反应得到CrCl₂；
（6）依据化学方程式定量关系计算分析，产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%；
（7）1中盛放硫酸，2中放固体铁制备亚铁盐，并用氢气排尽装置内空气，3中盛放氢氧化钠．

解答 解：（1）根据仪器1的构造可知其名称为分液漏斗，盛装的稀盐酸与锌反应生成氢气，用来增大压强把生成的CrCl₂溶液压入装置3中，制备出二价的铬离子，分液漏斗盛装的CrCl₃溶液，锌粒还原三价铬，2CrCl₃（aq）+Zn（s）═2CrCl₂（aq）+ZnCl₂（aq），
故答案为：分液漏斗；盐酸、CrCl₃溶液；
（2）由于二价铬不稳定，极易被氧气氧化，需要将配制用的蒸馏水事先煮沸，去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化，
故答案为：去除水中的溶解氧，防止Cr²⁺被氧化；
（3）二价铬不稳定，极易被氧气氧化，装置4的主要作用是防止空气进入装置3，
故答案为：防止空气进入装置3；
（4）实验开始生成H₂气后，为使生成的CrCl₂溶液与CH₃COONa溶液顺利混合，打开A关闭B，把生成的CrCl₂溶液压入装置3中反应，
故答案为：打开；关闭；
（5）锌的作用是和盐酸反应生成氢气，增大仪器中的压强把生成的CrCl₂溶液压入装置3，与CrCl₃充分反应得到CrCl₂，
故答案为：与CrCl₃充分反应得到CrCl₂； 产生足量的H₂，将CrCl₂溶液压入装置3与CH₃COONa溶液反应；
（6）实验时取用的CrCl₃溶液中含溶质6.34g，
理论上得到[Cr（CH₃COO）₂]₂•2H₂O 的质量为：$\frac{6.34g}{158.5g/mol}$×$\frac{1}{2}$×376g/mol=7.52g，
则该实验所得产品的产率为：$\frac{5.64g}{7.52g}$×100%=75%，
故答案为：75%；
（7）要在该装置中得到Fe（OH）₂白色絮状沉淀，应该关闭止水夹，反应生成的硫酸亚铁能够进入氢氧化钠溶液中，并且能够发生化学反应生成硫酸钠和氢氧化亚铁，同时把导管中的空气排入4中，并且通过出气口排出，使氢氧化亚铁不能与氧气充分接触，从而达到防止被氧化的目的，所以1中盛放硫酸，在2中放固体铁制备亚铁盐，并用氢气排尽装置内空气，3中盛放氢氧化钠，氢氧化钠和硫酸亚铁反应的化学方程式为：2NaOH+FeS0₄=Na₂S0₄+Fe（OH）₂↓．
故答案为：H₂SO₄；Fe；NaOH．

点评 本题考查了物质制备实验装置分析判断，实验设计方法和物质性质的理解应用，主要是实验原理的分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键．